JP6638665B2 - クーラ設備の風量制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、クーラ設備の風量制御装置に関する。特に、鉱石を冷却するクーラ設備に供給する冷却用空気の風量制御に好適な風量制御装置に関する。

鉄鉱石を溶鉱炉で熔解する際、溶鉱炉の目詰まりや操業率の低下を防止するために、粉鉱石に少量の石灰粉を混ぜ、粉鉱石を一定の大きさに焼き固める必要がある。焼き固められた焼結鉱は高温であるため、下流の運搬設備の焼損防止のために、クーラ設備で所定の温度まで冷却しなければならない。

従来、冷却用送風機の風量を一定で駆動するクーラ設備がある。また、特開平１１−２３６６２９号公報（特許文献１）には、クーラ設備から掻き出される焼結鉱の温度を測定し、焼結鉱温度のばらつきに応じてクーラ設備の出側温度の目標温度を補正することで風量を制御することが開示されている。

特開平１１−２３６６２９号公報

具体的には、特許文献１では、後段ウィンドボックス空気温度と焼結レベル、クーラ回転数、外気温度をフィードフォワード制御要素とし、クーラ出側の成品温度をフィードバック制御要素として扱い、数学モデルに基づいてダンパ開度を調整している。しかしながら、焼結鉱自体の温度降下は計算されておらず、またクーラ内部での焼結鉱の移動はトラッキングされていないため、クーラ全体での最適風量は不明であった。また、特許文献１ではダンパ開度で風量を調整していたため、ダンパ部で電動ファンの動力ロスが発生し、消費電力を最小化することができなかった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クーラ内部での焼結鉱の移動をトラッキングし、トラッキング毎に焼結鉱の温度降下を予測して、排鉱時の温度条件を満たす最適な風量でブロワの回転速度を制御することで、ブロワの消費電力を低減できるクーラ設備の風量制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、鉱石が供給される給鉱口および鉱石が排出される排鉱口を有し周方向に回転する冷却槽と、前記冷却槽に冷却用空気を供給するブロワと、前記冷却槽の回転に伴って鉱石を前記排鉱口から掻き出すスクレーパとを備えるクーラ設備の風量制御装置であって、
前記冷却槽内を区分した同体積の各ノード（各ノードの体積は、例えば前記スクレーパによる規定の排鉱量に応じた単位体積）について、前記給鉱口から前記排鉱口までの鉱石のノード単位の移動をトラッキングする槽内トラッキング部と、
トラッキング毎に、各ノードに位置する鉱石の現在温度をそれぞれ計算する現在温度計算部と、
各ノードに位置する鉱石の現在温度と前記冷却槽に供給する冷却用空気の風量設定値とに基づいて、各ノードに位置する鉱石が前記排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度をそれぞれ計算する予測排鉱温度計算部と、
各予測排鉱温度と目標温度範囲とを比較する排鉱温度比較部と、
最も高い予測排鉱温度が前記目標温度範囲を上回る場合に、前記風量設定値を高めて前記予測排鉱温度計算部に予測排鉱温度を再計算させ、前記最も高い予測排鉱温度が前記目標温度範囲を下回る場合に前記風量設定値を低めて前記予測排鉱温度計算部に予測排鉱温度を再計算させ、前記最も高い予測排鉱温度が前記目標温度範囲内にある場合に、前記風量設定値に応じて前記ブロワの回転速度を制御する風量補正部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、クーラ内部での焼結鉱の移動をトラッキングし、トラッキング毎に焼結鉱の温度降下を予測して、排鉱時の温度条件を満たす最適な風量でブロワの回転速度を制御することで、ブロワの消費電力を低減できる。

実施の形態に係る製銑プロセスのシステム構成を示す概略図である。 クーラ設備３の構成を説明するための概略図（縦断面図）である。 クーラ設備３の構成を説明するための概略図（平面図）である。 冷却槽３４を高さ方向に区分した例を示す図である。 実施の形態に係るクーラ設備３の制御に関する機能ブロック図である。 各ノードの総損失熱量を計算するための温度モデルについて説明するための図である。 差分方程式（８）を用いたノード温度の計算について説明するための図である。 風量制御装置６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 ノードに装入されている焼結鉱の移動の一例を示すテーブルである。 あるトラッキングタイミングにおける各ノードの現在温度と、各ノードに位置する焼結鉱が排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度（排鉱時温度）の一例を示すテーブルである。 対象ノードにある焼結鉱が排鉱口から排出されるまでの温度変化の一例を示す図である。 影響係数Ｋ_ｗと風量Ｗとの関係を示すグラフである。 ブロワの近傍に設けられるダンパを示す図である。 風量制御装置６０が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態．
＜製銑プロセスのシステム構成＞
図１は、実施の形態に係る製銑プロセスのシステム構成を示す概略図である。図１に示すシステムは、貯鉱槽１、焼結機２、クーラ設備３、高炉４（溶鉱炉）を備える。

貯鉱槽１は、粉鉱石（鉄鉱石）、石灰粉、コークス粉等の原料を貯蔵する。ミキサー５は、原料に適量の水を加えて混合し焼結原料を生成する。焼結原料は、装入ホッパ６、ドラムフィーダ７を介して焼結機２へ供給される。

焼結機２は、点火炉８、複数のパレット９、複数のウィンドボックス１０等を備える。ドラムフィーダ７から供給された焼結原料は、パレット９に装入される。点火炉８は、パレット９上の焼結原料に点火する。ウィンドボックス１０は、パレット９の下に配設され、空気を下方に吸引することにより焼結原料中のコークスを燃焼させる。焼結機２は、コークスの燃焼熱により粉鉱石を焼き固めて焼結ケーキを生成する。焼結ケーキは、クラッシャ１１により破砕され、鉱石である焼結鉱（例えば８〜１０ｃｍ）としてクーラ設備３へ供給される。

クーラ設備３は、焼結機２から高温で排出される焼結鉱を、下流の運搬設備の焼損防止等の理由で上限排鉱温度以下に冷却する設備である。クラッシャ１１から供給された焼結鉱はクーラ設備３の上部へ装入され、冷却された焼結鉱はクーラ設備３の下部から取り出される。取り出された焼結鉱は、スクリーン１２によりふるいにかけられ、コンベア１３により高炉４へ供給される。

＜クーラ設備の構成＞
クーラ設備３の構成について説明する。図２は、クーラ設備３の構成を説明するための概略図（縦断面図）である。図３は、クーラ設備３の構成を説明するための概略図（平面図）である。

クーラ設備３は、回転式円型冷却装置である。クーラ設備３は、環状の冷却槽３４（冷却ホッパ）を備えている。冷却槽３４は、周方向に回転する回転テーブル３１と、外周側壁３２と、内周側壁３３とで構成されている。外周側壁３２は、回転テーブル３１の上面の外側円周部に設けられている。内周側壁３３は、外周側壁３２の半径方向内側に配置され外周側壁３２とは間隔を有して設けられている。外周側壁３２と内周側壁３３との間隔は、下方に向かって徐々に狭くなっている。外周側壁３２の下端と回転テーブル３１との間には、焼結鉱を掻き出すための隙間が外周側壁３２の周方向に渡って設けられている。

このような構成において、冷却槽３４は、回転テーブル３１の回転に伴って周方向に回転する。冷却槽３４の上部は開口しており、焼結鉱が供給される給鉱口として機能する。冷却槽３４の下部の上記隙間は、焼結鉱が排出される排鉱口として機能する。上記隙間には、冷却槽３４内の焼結鉱を冷却槽３４外へ掻き出すためのスクレーパ３５が挿入されている。図３に示す例は、２つのスクレーパ（Ａ系スクレーパ３５ａ、Ｂ系スクレーパ３５ｂ）が設けられている。以下の説明において２つのスクレーパを区別しない場合には単にスクレーパ３５と記す。

また、クーラ設備３は、装入された焼結鉱を冷却するための空冷設備として、送風管３６、ダンパ３７、ブロワ３８を備えている。ブロワ３８は、送風管３６を介して冷却槽３４内に冷却用空気を供給する。ブロワ３８は、羽根車を回転させる電動機７１（図５）に接続している。電動機７１は、インバータ装置７０（図５）に接続している。ブロワ３８（電動機７１）の回転速度は、インバータ装置７０により周波数制御される。

ブロワ３８の下流の送風管３６は、冷却槽３４の中央部から径方向に放射状に分岐している。分岐したそれぞれの送風管３６には、開度に応じて送風管３６の通路面積を変化させるダンパ３７が設けられている。送風管３６の下流端は、内周側壁３３に接続されている。内周側壁３３には、周方向に渡って設けられた冷却用空気導入口としての内周側ルーバ（図示省略）が設けられている。外周側壁３２には、周方向に渡って設けられた冷却用空気排出口としての外周側ルーバ（図示省略）が設けられている。

これにより、ブロワ３８により吸引した冷却用空気を、送風管３６を介して内周側ルーバに吹付け、冷却槽３４内へ供給して焼結鉱を冷却できる。また、焼結鉱の冷却に使用した冷却用空気は、冷却槽３４の上部開口部および外周側ルーバを介して冷却槽３４外に排出される。

また、クーラ設備３は、装入された焼結鉱を冷却するための水冷設備として散水ノズル３９を備えている。

また、クーラ設備３は、冷却槽３４内に装入されている焼結鉱のレベル（高さ）を計測するレベル計４０を備える。一例として、図３に示すように、回転方向について給鉱点の前に給鉱前レベル計４０ａが、給鉱点の後に給鉱後レベル計４０ｂが設けられる。以下の説明において２つのレベル計を区別しない場合には単にレベル計４０と記す。

クーラ設備３の基本的な動作について説明する。クラッシャ１１で砕かれた焼結鉱は、図３に示す給鉱点において、冷却槽３４上部の給鉱口から槽内へ装入される。装入された焼結鉱は、周方向に回転する冷却槽３４内で、上述した空冷設備および水冷設備により上限排鉱温度以下まで冷却される。冷却された焼結鉱は、冷却槽３４の回転に伴ってスクレーパ３５により冷却槽３４下部の排鉱口から掻き出される。

＜定義：ノード＞
給鉱点における給鉱によって焼結鉱のレベル（高さ）が上がり、スクレーパ３５による排鉱によってレベルが下がる。冷却槽３４の規定の回転角に応じたスクレーパ３５による排鉱量は一定であり、その排鉱量に応じた体積を単位体積とすると、図３、図４に示すように単位体積毎に冷却槽３４を区分できる。図３には、冷却槽３４を周方向に区分した例を示されている。図４は、冷却槽３４を高さ方向に区分した例を示す図である。図３のように冷却槽３４を周方向に等間隔に区分し、さらに、図４のように高さ方向に区分する（上方の区分は下方の区分に比して厚さが大きい）。このように単位体積毎に冷却槽３４を区分した領域を「ノード」と称する。

ノードは、冷却槽３４の回転によって移動しない絶対区分で定められる。ノードの温度は、高さ方向区分の位置をｐ、周方向区分の位置をｊとしてノード温度Ｔ_ｐｊで表される。なお、ノードの高さ方向区分の位置は、単にノード番号１〜ｎ（ｎは自然数）で表される（図４、図７、図９、図１０、図１１）。ノードの周方向区分の位置は、単に絶対区分番号Ａ１〜Ａ２０で表される（図３、図９、図１０）。なお、図３では、冷却槽３４を周方向に２０等分に区分しているが、区分数はこれに限定されるものではない。

＜風量制御装置＞
次に、図５を参照してクーラ設備３の省エネルギー装置としての風量制御装置６０が有する機能について説明する。図５は、実施の形態に係るクーラ設備３の制御に関する機能ブロック図である。

風量制御装置６０は、データ収集部６１、温度降下計算部６２、最適風量計算部６３を備える。

データ収集部６１は、焼成工程を制御する焼結主幹制御装置５０からクーラ設備３に関する情報（冷却槽３４の給鉱量情報５１、冷却槽３４の回転速度情報５２、冷却槽３４に供給される焼結鉱の給鉱温度情報５３）を収集する。なお、焼結主幹制御装置５０は、既設のプログラマブルロジックコントローラに実装されている。

温度降下計算部６２は、データ収集部６１が収集した情報に基づいて、例えば、１ノード分の回転（１／２０回転）を周期的なトラッキングタイミングとして、トラッキングタイミング毎に、各ノードに位置する焼結鉱の現在温度および各ノードに位置する焼結鉱が排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度を計算する。温度降下計算部６２は、槽内レベル計算部６２１、槽内トラッキング部６２２、現在温度計算部６２３、予測排鉱温度計算部６２４を備える。

槽内レベル計算部６２１は、レベル計４０により計測された実績値や、給鉱量情報５１に基づいて冷却槽３４内の焼結鉱のレベル（高さ）を計算する。焼結鉱のレベルは、給鉱点（絶対区分番号Ａ１）において給鉱量に応じて上がり、スクレーパ３５が存在する位置（絶対区分番号Ａ６、Ａ１６）において１ノード分減少する。

槽内トラッキング部６２２は、上述した単位体積毎に冷却槽３４内を区分した各ノードについて、給鉱口から排鉱口までの焼結鉱のノード単位の移動をトラッキングする。トラッキングは、冷却槽３４内の焼結鉱のレベルと前記回転速度情報とに基づく。具体的には、冷却槽３４が１／２０回転したタイミングを、ノード単位の移動が生じたトラッキングタイミングとみなす。ここで、冷却槽３４の回転速度は、電動機の回転速度に減速ギア比を乗じて計算される。冷却槽３４の回転速度は時々刻々変化しているため、冷却槽３４の回転速度×サンプリング間隔を積分して、その積分値が１／２０周分の回転量に達したことをもって、ノード単位の移動が生じた（焼結鉱が絶対区分を移動した）と判断できる。

現在温度計算部６２３は、トラッキングタイミング毎に、各ノードに位置する焼結鉱の現在温度をそれぞれ計算する。具体的には、現在温度計算部６２３は、空気対流による熱損失と、散水による熱損失と、放射による熱損失と、ノード間熱伝導による熱損失とを鑑みて定めた後述する温度モデルを用いて、各ノードの現在温度（平均温度）を計算する。

予測排鉱温度計算部６２４は、各ノードに位置する鉱石の現在温度と冷却槽３４に供給する冷却用空気の風量設定値とに基づいて、各ノードに位置する焼結鉱が排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度をそれぞれ計算する。具体的には、予測排鉱温度計算部６２４は、現在温度計算部６２３と同様の温度モデルを用いて、各ノードに位置する焼結鉱が排鉱されるまでの温度変化を計算する。なお、風量設定値の初期値は、データ収集部６１が収集した情報に基づいて決定される。例えば、風量設定値とこれらの情報（運転条件）との関係を予め定めたマップや計算式を用いて決定される。風量設定値は、後述する式（３）の空冷熱伝達係数ｈ_ａに関係し、少なくともブロワ３８に供給される冷却用空気の風速ｖを含む。風量設定値は、風量に影響する各種パラメータを含んでも良い。

最適風量計算部６３は、予測排鉱温度が排鉱時の温度条件を満たしうる最適な風量を計算し、これに基づいてブロワ３８の回転速度を制御する。最適風量計算部６３は、排鉱温度比較部６３１と風量補正部６３２を備える。

排鉱温度比較部６３１は、予測排鉱温度計算部６２４により計算された各予測排鉱温度と、予め定められた排鉱時の目標温度範囲とを比較する。目標温度範囲は、クーラ設備３下流の運搬設備の耐熱温度に応じて定めた上限排鉱温度以下の所定範囲である。また、目標温度範囲は１つの目標温度であってもよい。

風量補正部６３２は、最も高い予測排鉱温度が目標温度範囲を上回る場合に、風量設定値を高めて予測排鉱温度計算部６２４に予測排鉱温度を再計算させる。また、風量補正部６３２は、最も高い予測排鉱温度が目標温度範囲を下回る場合に風量設定値を低めて予測排鉱温度計算部６２４に予測排鉱温度を再計算させる。

そして、風量補正部６３２は、最も高い予測排鉱温度が目標温度範囲内にある場合に、その風量設定値に応じてブロワ３８の回転速度を制御する。具体的には、風量補正部６３２は、周波数変換装置であるインバータ装置７０に風量設定値に応じた速度指令を出力する。

インバータ装置７０は、速度指令に基づく周波数制御により電動機７１を駆動することによりブロワ３８の回転速度を制御する。

＜温度モデル＞
次に、上述した現在温度計算部６２３および予測排鉱温度計算部６２４におけるノード単位の温度計算に用いられる温度モデルについて説明する。図６は、各ノードの総損失熱量を計算するための温度モデルについて説明するための図である。単位ノードの熱流の総和ΣＱは、次式（１）で表わされる。

式（１）において、空気への対流による熱流Ｑ_ａｉｒは次式（２）で表わされる。

式（２）において、空冷熱伝達係数ｈ_ａは次式（３）で表わされる。

式（１）において、冷却水への対流による熱流Ｑ_{ｗａｔｅｒ}は次式（４）で表わされる。

式（１）において、放射による熱流Ｑ_ｒａｄは次式（５）で表わされる。

式（５）において、放射面積Ｓ_ｒａｄは次式（６）で表わされる。

式（１）において、ノード間の熱伝導による熱流Ｑ_ｃｏｎは次式（７）で表わされる。

式（１）により表わされる各ノードの総損失熱量ΣＱを後述する式（９）に代入して、各ノードにおけるノード温度は、差分方程式（８）のように表わされる。

式（８）において、１／２０回転にかかった時間Δｔの間に減少した温度ΔＴ_ｐｊは次式（９）で表わされる。

図７は、差分方程式（８）を用いたノード温度の計算について説明するための図である。図７に示す例では、１／２０回転後（Δｔ秒後）に絶対区分番号がインクリメントされて、ノード温度はＴ_３１からＴ_３２に変化する。ノード温度Ｔ_３２は、差分方程式（８）からＴ_３２＝Ｔ_３１−ΔＴ_３１で表わされる。現在温度計算部６２３は、トラッキングタイミングである１／２０回転毎に、各ノードに位置する焼結鉱の現在温度を計算する（図１０）。さらに予測排鉱温度計算部６２４は、各ノードに位置する焼結鉱が排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度を計算する（図１０）。

＜フローチャート＞
図８は、上述の動作を実現するために、風量制御装置６０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本制御ルーチンは、トラッキングタイミング毎に繰り返し実行される。温度モデルの各パラメータには予め初期値が設定されているものとする。

図８に示すルーチンでは、まずステップＳ１００において、槽内レベル計算部６２１および槽内トラッキング部６２２により、焼結鉱が装入されている各ノードの位置が計算される。図９は、ノードに装入されている焼結鉱の移動の一例を示すテーブルである。図９に示す例では、１区分移動毎（トラッキングタイミング毎）に、絶対区分番号Ａ１で示す周方向の位置において給鉱口から新たな焼結鉱が追加される。また、絶対区分番号Ａ６およびＡ１６で示す周方向の位置において排鉱口から焼結鉱が排出される。排鉱口で最下ノードの焼結鉱が排出されると焼結鉱のレベル（高さ）が１ノード分減少する。

次にステップＳ１１０において、冷却風温度が計算される。冷却風温度は、焼結鉱温度の前回値×ｋ（係数）とする。

ステップＳ１２０〜ステップＳ１６０の処理により、各ノードの総損失熱量が計算される。具体的には、ステップＳ１２０において、上述した式（２）を用いて空気対流による熱損失が計算される。ステップＳ１３０において、上述した式（５）を用いて放射による熱損失が計算される。ステップＳ１４０において、上述した式（７）を用いてノード間熱伝導による熱損失が計算される。ステップＳ１５０において、上述した式（４）を用いて散水による熱損失が計算される。そして、ステップＳ１６０において、ステップＳ１２０〜ステップＳ１５０で計算された各熱損失を上述した式（１）に代入して、総損失熱量が計算される。

次にステップＳ１７０において、上述した差分方程式（８）および式（９）を用いて総損失熱量を温度に変換して、各ノードの焼結鉱温度を計算する。

次にステップＳ１８０において、各ノードの現在温度と予測排鉱温度が計算される。図１０は、あるトラッキングタイミングにおける各ノードの現在温度と、各ノードに位置する焼結鉱が排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度（排鉱時温度）の一例を示すテーブルである。トラッキングタイミング毎に冷却槽３４内の全ノードについて現在温度と予測排鉱温度が計算される。なお、予測排鉱温度の計算において、風量は排鉱時まで一定と仮定する。

次にステップＳ１９０において、各ノードの予測排鉱温度のうち、最も排鉱時の温度が高いノードが特定される。

次にステップＳ２００において、ステップＳ１９０において特定された対象ノードの予測排鉱温度が目標温度に一致するか否かが判定される。目標温度は、制約である排鉱時の上限排鉱温度とする。上述した通り目標温度に替えて目標温度範囲を用いてもよい。

ステップＳ２００の判定条件が成立しない場合、ステップＳ２１０において、上述した風量補正部６３２により風量設定値が補正され、風量設定値に相関する影響係数が算出される。影響係数は、例えば温度モデルの空冷熱伝達係数ｈ_ａの補正係数として用いられる。

図１１と図１２を参照して影響係数を算出する一例について説明する。図１１は、対象ノードにある焼結鉱が排鉱口から排出されるまでの温度変化の一例を示す図である。図１２は、影響係数Ｋ_ｗと風量Ｗとの関係を示すグラフである。図１１に示す予測排鉱温度と目標温度との差分８０に応じて、風量設定値が補正される。補正された風量設定値に基づいて図１２に示す関係を用いて影響係数Ｋ_ｗが算出される。

図８に戻り説明を続ける。ステップＳ２２０において、補正された風量に基づく影響係数Ｋ_ｗを反映した温度モデルを用いて予測排鉱温度が再計算される。

その後、ステップＳ２００の判定条件が成立する場合、ステップＳ２３０において、風量設定値に応じて風量が変更される。具体的には、風量設定値に応じた速度指令がインバータ装置７０へ出力されることにより、ブロワの回転速度が制御される。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態のシステムによれば、冷却槽３４内での焼結鉱のノード単位の移動をトラッキングし、トラッキング毎に各ノードに位置する焼結鉱が排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度をそれぞれ計算できる。そして、最も高い予測排鉱温度が目標温度範囲に含まれうる最適な風量を設定し、インバータによる周波数制御にてブロワ３８の消費電力を低減できる。このように、ノード単位の移動毎に将来の排鉱温度を予測して、随時最適な風量を設定できるため、省エネと製品品質向上を図ることができる。また、ブロワ３８の近傍に配置されたダンパの開度を１００％にしてインバータでブロワ３８の回転速度を低減することで更なる省エネを図ることができる。

＜変形例＞
ところで、上述した実施の形態のシステムにおいては、散水による熱損失を含む温度モデルを用いているが、散水ノズル３９による注水がない場合には、散水による熱損失を除いた温度モデルを用いてもよい。

また、上述した実施の形態のシステムにおいては、ブロワ３８の回転速度を制御しているが、ブロワ３８と共に、またはブロワ３８に代えて、ブロワ３８の近傍に配置されたダンパの開度を制御してもよい。例えば、図１３に示すように、ブロワ３８の吸込側に設けられたダンパ８０、又は吐出側に設けられたダンパ８１を備える。風量制御装置はダンパ８０又はダンパ８１に接続し、図８のステップＳ２３０において、ダンパに対して風量設定値に応じた開度指令が出力される。

また、上述した実施の形態のシステムにおいては、クーラ設備３は、２つのスクレーパ（Ａ系スクレーパ３５ａ、Ｂ系スクレーパ３５ｂ）を備えているが、スクレーパの数はこれに限定されるものではない。スクレーパは１つ以上であればよい。

また、上述した実施の形態のシステムにおいては、クーラ設備３に焼結鉱を装入しているが、焼結鉱に限るものではなく、他の鉱石についても本発明は適用可能である。

また、上述した実施の形態のシステムにおけるクーラの冷却方式は、冷却用空気をブロワ３８から冷却槽３４へ吹き込む吹込み式であるが、これに限定されるものではない。クーラの冷却方式は、冷却に使用された空気を冷却槽３４からブロワ３８へ引き込む引き込み式であってもよい。

＜ハードウェア構成例＞
図１４は、風量制御装置６０が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。風量制御装置６０内の各部は機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。

処理回路がプロセッサ９１とメモリ９２とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、メモリ９２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。

処理回路が専用のハードウェア９３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものである。例えば、各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、各機能は、まとめて処理回路で実現される。

また、各機能について、一部を専用のハードウェア９３で実現し、他部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア９３、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって各機能を実現する。

１ 貯鉱槽
２ 焼結機
３ クーラ設備
４ 高炉
５ ミキサー
６ 装入ホッパ
７ ドラムフィーダ
８ 点火炉
９ パレット
１０ ウィンドボックス
１１ クラッシャ
１２ スクリーン
１３ コンベア
３１ 回転テーブル
３２ 外周側壁
３３ 内周側壁
３４ 冷却槽
３５、３５ａ、３５ｂ スクレーパ、Ａ系スクレーパ、Ｂ系スクレーパ
３６ 送風管
３７ ダンパ
３８ ブロワ
３９ 散水ノズル
４０、４０ａ、４０ｂ レベル計、給鉱前レベル計、給鉱後レベル計
５０ 焼結主幹制御装置
５１ 給鉱量情報
５２ 回転速度情報
５３ 給鉱温度情報
６０ 風量制御装置
６１ データ収集部
６２ 温度降下計算部
６３ 最適風量計算部
７０ インバータ装置
７１ 電動機
８０、８１ ダンパ
９１ プロセッサ
９２ メモリ
９３ ハードウェア
６２１ 槽内レベル計算部
６２２ 槽内トラッキング部
６２３ 現在温度計算部
６２４ 予測排鉱温度計算部
６３１ 排鉱温度比較部
６３２ 風量補正部
Ｑ_ａｉｒ 空気への対流による熱流
Ｑ_ｃｏｎ ノード間の熱伝導による熱流
Ｑ_ｒａｄ 放射による熱流
Ｑ_{ｗａｔｅｒ} 冷却水への対流による熱流
Ｋ_ｗ 影響係数
Ｗ 風量

Claims (7)

1. 鉱石が供給される給鉱口および鉱石が排出される排鉱口を有し周方向に回転する冷却槽と、前記冷却槽に冷却用空気を供給するブロワと、前記冷却槽の回転に伴って鉱石を前記排鉱口から掻き出すスクレーパとを備えるクーラ設備の風量制御装置であって、
   前記冷却槽内を区分した同体積の各ノードについて、前記給鉱口から前記排鉱口までの鉱石のノード単位の移動をトラッキングする槽内トラッキング部と、
   トラッキング毎に、各ノードに位置する鉱石の現在温度をそれぞれ計算する現在温度計算部と、
   各ノードに位置する鉱石の現在温度と前記冷却槽に供給する冷却用空気の風量設定値とに基づいて、各ノードに位置する鉱石が前記排鉱口まで移動した時の予測排鉱温度をそれぞれ計算する予測排鉱温度計算部と、
   各予測排鉱温度と目標温度範囲とを比較する排鉱温度比較部と、
   最も高い予測排鉱温度が前記目標温度範囲を上回る場合に、前記風量設定値を高めて前記予測排鉱温度計算部に予測排鉱温度を再計算させ、前記最も高い予測排鉱温度が前記目標温度範囲を下回る場合に前記風量設定値を低めて前記予測排鉱温度計算部に予測排鉱温度を再計算させ、前記最も高い予測排鉱温度が前記目標温度範囲内にある場合に、前記風量設定値に応じて前記ブロワの回転速度を制御する風量補正部と、
   を備えることを特徴とするクーラ設備の風量制御装置。
2. 前記クーラ設備は、前記ブロワを駆動する電動機を制御する周波数変換装置を備え、
   前記風量補正部は、前記周波数変換装置に前記風量設定値に応じた速度指令を出力して前記ブロワの回転速度を制御すること、
   を特徴とする請求項１に記載のクーラ設備の風量制御装置。
3. 前記冷却槽の給鉱量情報と、前記冷却槽の回転速度情報と、鉱石の給鉱温度情報とを収集するデータ収集部と、
   前記給鉱量情報に基づいて前記冷却槽内の鉱石のレベルを計算する槽内レベル計算部と、をさらに備え、
   前記槽内トラッキング部は、前記レベルと前記回転速度情報とに基づいて鉱石のノード単位の移動をトラッキングし、
   前記風量設定値は、前記データ収集部が収集した情報に基づいて決定されること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載のクーラ設備の風量制御装置。
4. 前記データ収集部は、前記給鉱口に設置されたレベル計による計測値に基づいて前記給鉱量情報を収集すること、
   を特徴とする請求項３に記載のクーラ設備の風量制御装置。
5. 前記クーラ設備は、開度に応じて前記ブロワの送風量を変化させるダンパを備え、
   前記風量補正部は、前記風量設定値に応じて前記ダンパの開度を制御すること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクーラ設備の風量制御装置。
6. 前記鉱石は焼結鉱であること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のクーラ設備の風量制御装置。
7. 前記現在温度計算部および前記予測排鉱温度は、少なくとも空気対流による熱損失と、放射による熱損失と、ノード間熱伝導による熱損失とを鑑みて定めた温度モデルを用いて、各ノードの現在温度および予測排鉱温度を計算すること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のクーラ設備の風量制御装置。

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